Krásné, nebezpečné, tajemné: vítejte ve vesmíru medúz

Některé z nich jsou nesmrtelné. Některé jsou smrtelně jedovaté. Mnozí září ve tmě. Nemají mozek, ale mají paměť. Většina známých druhů těchto tvorů je špatně prostudována. A jejich předky bylo možné na Zemi vidět dávno před dinosaury.

Mluvíme o rozšířených obyvatelích naší planety – medúzách. Zveme vás na hlubinný ponor do světa těchto vodních organismů, které svými neobvyklými vlastnostmi přitahují vědce z různých oborů. Naším průvodcem bude vedoucí biologické služby Centra oceánografie a mořské biologie “Moskvarium” Irina Valerievna Meinzer.

LABORATORNÍ OBLÍBENÉ
„Medúzy jsou slibným a příznivým objektem pro laboratorní výzkum, protože je lze pravidelně získávat ve velkém množství a udržovat v kultuře bez použití velkých zdrojů,“ říká Irina Meinzer.

Vedoucí biologické služby Moskvarium Irina Meinzer. Foto: Elena Librik / Scientific Russia

Téměř polovina známých druhů medúz je schopna vyzařovat světlo. Tato zvířata používají bioluminiscenci k ochraně před predátory a (méně často) k přilákání kořisti. Záře medúz je cenná i pro vědu. Tak byl v roce 1962 izolován zelený fluorescenční protein GFP z medúzy Aequorea victoria. Později se zjistilo, že gen kódující syntézu tohoto proteinu lze vložit do jiných živých organismů, od bakterií po savce. I.V. Meinzer poznamenal, že tak vznikla svítící ryba GloFish. A v roce 2007 zavedení luminiscenčního genu do centrálního nervového systému myší na Harvardské univerzitě pomohlo zmapovat mozky experimentálních zvířat a získat obrazy jednotlivých neuronů u myší.

Irina věnovala pozornost také nesmrtelné medúzě Turritopsis dohrnii (dříve ji vědci klasifikovali jako druh Turritopsis nutricula). Tento drobný (1–2 mm) tvor může svůj životní cyklus opakovat nesčetněkrát. Medúza obecná začíná svou cestu jako polyp vzniklý po splynutí reprodukčních buněk. Za příznivých podmínek dochází ke strobilaci: ethery (larvy medúzy) se z polypu „odštěpí“ a vyvinou se v plnohodnotné organismy. Asi po šesti měsících medúzy umírají. Nesmrtelná medúza se v nepříjemném prostředí promění zpět v polypu a při příznivých podmínkách se vrací do podoby medúzy a donekonečna tak obnovuje své tělo. Irina poznamenala, že studium genomu těchto tvorů by mohlo výzkumníkům pomoci v boji proti stárnutí.

Jed medúzy Acromitus flagellatus vykazuje aktivitu proti rakovinným buňkám. Foto: © Gomen See / Monaco Nature Encylopedia

Nesmrtelná medúza Turritopsis dohrnii. Foto: Takashi Murai / The New York Times Magazine

Medúza mořská vosa je nejjedovatějším mořským živočichem na planetě. Foto: Dr. Robert Harwick / The New Yorker

Za nejjedovatější mořský živočich je považována medúza: jed Chironex fleckeri (mořská vosa) dokáže člověka ochromit, způsobit infarkt nebo ho během pár minut zabít. Jiné medúzy mohou své nepřátele také bodnout. Vědci se však snaží i tuto schopnost proměnit v něco dobrého: například v roce 2021 vědci z University of Madras zjistili, že jed medúzy Acromitus flagellatus působí proti rakovinným buňkám.

Medúza Aequorea victoria je zdrojem zeleného fluorescenčního proteinu. Foto: D. Young / Mořská biologie | Victoria High School | Victoria BC Kanada

Medúza Tripedalia cystophora vykazuje schopnost pamatovat si nebezpečí. Foto: Jan Bielecki / Current Biology / Sci.News

Od tvora, jehož tělo tvoří z 95 % voda, lze jen těžko očekávat inteligentní chování. Medúzy ale dokázaly překvapit: v roce 2023 němečtí a dánští vědci dokázali, že medúza Tripedalia cystophora má paměť. Odborníci kreslili kořeny stromů na stěny akvária s medúzami a sledovali, jak často se zvířata s překážkou setkávají. Zpočátku se medúzy srazily s pomalovanými stěnami, ale po třech až pěti selháních se jejich chování změnilo a čtyřikrát méně často začaly narážet do kresby. Medúza si zjevně vzpomněla na nepohodlí srážky a snažila se jí vyhnout. Když vědci vytvořili optickou iluzi, která simulovala blížící se překážku, snažila se hrozbě uniknout i medúza. To pomohlo pochopit, že si zvířata skutečně pamatovala, jak nebezpečí vypadá.

Robomedusa na čištění oceánu od plastu. Foto: Tianlu Wang, Hyeong-Joon Joo, Shanyuan Song, Wenqi Hu, Christoph Keplinger, Metin Sitti / Institut Maxe Plancka pro inteligentní systémy

Dokonce i mechanismus pohybu medúz je užitečný pro vědu. Na jaře 2023 vyvinuli vědci z Institutu Maxe Plancka pro inteligentní systémy robotické medúzy, které mají vyčistit oceán od plastu. Živé medúzy využívají vibrací kupole nejen k pohybu, ale také ke sběru živin. Robomedusae napodobují tytéž pohyby při sběru trosek. Nové roboty jsou kompaktní, nevydávají hlasité zvuky a sbírají odpad bezkontaktním způsobem, takže čištění vody, které produkují, je pro ekosystém maximálně neškodné.

V OCENÁRIU I DOMA
„Medúzy se v akváriích začaly chovat teprve nedávno, protože tyto vodní organismy je poměrně obtížné pěstovat v umělých podmínkách,“ říká Irina Meinzer. Moskvarium je jednou z mála organizací, která chová medúzy v průmyslovém měřítku.

“Nedávno jsme obdrželi žádost o nákup medúz, abychom extrahovali kolagen z jejich tkáně.” Pro takové případy je velmi vhodné mít dobře zavedený dopravní pás pro rozmnožování medúz v umělých podmínkách, protože v přírodních nádržích jsou medúzy sezónní živočichové,“ uvádí I.V. Meinzer.

Medúza chlupatá cyanea (lví hlava). Foto: Dan Hershman / Flickr

Moskvarium spolupracuje s velkými farmami na medúzy v ČR a Číně a vyměňuje si polypy s katedrou biologie Moskevské státní univerzity. M.V. Lomonosov, jehož zaměstnanci pravidelně přivážejí medúzy z Bílého moře jako vzdělávací materiál pro studenty.

V akváriu se nachází Aurelia aurita, Cotylorhiza tuberculosa (“medúza míchaná vejce”), medúza Cassiopeia, mořská kopřiva a jedna z největších medúz na světě, medúza lví hlavy. Karanténa Moskvarium obsahuje velké bázlivce a hřebenové želé.

Irina Meinzer vysvětlila, že v akváriu s medúzami by neměly být žádné ostré rohy, protože medúzy na nich mohou poranit kopuli a zemřít. Je důležité provést správné hydraulické výpočty, aby voda aktivně cirkulovala ve všech bodech akvária: medúzy se musí neustále pohybovat, jinak se usadí v rozích akvária a začne se na nich množit smrtící bakteriální flóra.

K čištění vody pro medúzy používá Moskvarium flotační metodu: organické znečišťující látky jsou z akvárií odstraněny spolu s pěnou vytvořenou speciálními filtry. Odpadní produkty medúz, dusičnany a fosfáty jsou odstraňovány pomocí speciálních reaktorů. Voda je také sterilizována ultrafialovým světlem a prochází biologickým čištěním, simulujícím přirozený cyklus dusíku.

„Biologický filtr se skládá z nádoby a do ní ponořené biozátěže – speciálního substrátu s velmi velkým povrchem, na kterém se množí bakterie. Vytvářejí dusičnany a pak je rozkládají na dusík a kyslík a využívají je v potravě,“ řekl biolog.

Medúzy lze chovat nejen v oceanáriích, ale i doma. Foto: Francis Yupangco / Reefs.com

„Pěstováním medúz v umělých podmínkách získáváme zkušenosti s udržováním banky polypů. Je velmi pohodlné, že mohou v této životní formě zůstat dlouhou dobu, dodává I.V. Meinzer. — Kromě toho lze nové technologie, které se používají k pěstování složitých vodních organismů, extrapolovat na zachování jiných druhů. Například jsme začali chovat rybí larvy v malých kulatých akváriích pro medúzy, což výrazně zvýšilo míru přežití potěru. Proto je nahromadění vědecké základny a zkušeností s rozmnožováním i těch živočišných druhů, které nejsou ohroženy, vždy prospěšné, protože tyto informace lze využít k zachování těch druhů, kterým již vyhynutí hrozí.“

Irina řekla, že je jednodušší vytvořit si kousek vesmíru medúz doma než v oceanáriu. Pro udržení hydrochemického režimu v domácí nádrži na medúzy stačí část vody pravidelně nahrazovat čerstvě připravenou destilovanou vodou s přídavkem speciální mořské soli. Medúzy lze chovat pouze se zástupci jejich vlastního druhu: ryby napadají tyto vodní obyvatele a zvířata jsou v konfliktu s příbuznými jiných druhů.

MNOŽÍ SE V ZAJETÍ. ALE NE VŽDY
Reprodukce strobilace medúzy v umělých podmínkách není snadný úkol.

„Různé druhy medúz mají různé způsoby vyvolání strobilace. Mohou to být chemické metody (s použitím retinolu, heterocyklických sloučenin a dalších látek) nebo biologické metody (zvýšení nebo snížení teploty), říká Irina Meinzer. — „Moskvarium“ využívá všechny technologie, protože různé druhy medúz se chovají odlišně. Obtížnost chemické stimulace strobilace spočívá v tom, že koncentrace látek, které používáme, se u různých druhů liší.”

Biolog varuje: nesprávná koncentrace stimulující látky nebo nesprávně vypočítaná doba expozice polypu v kompozici může způsobit patologie ve vývoji medúz. Obzvláště často se v takových situacích vyskytují kopulovité defekty.

„Míchaná vejce s medúzami“. Foto: Fredski2013 / Wikimedia Commons

Medúza z mořské kopřivy. Foto: Kevin Raskoff, Arctic Exploration 2002 / NOAA / OER

ODBÍRANÉ MÝTY
Existuje názor, že přítomnost medúz lze použít k posouzení čistoty vody. Irina Meinzer opravuje: medúzy jsou schopny reagovat na změny v hydrochemickém režimu, ale v tom se neliší od ostatních obyvatel nádrže – stejně jako korály reagují na změny prostředí obzvláště zřetelně a rychle.

Aurelia ušatá velmi ostře reaguje na změny koncentrace látek ve vodě. Foto: Alexander Vasenin / Wikimedia Commons

„Pokud hydrochemický režim nesplňuje požadavky medúz, buď zemřou, nebo odplavou. Například medúzy Aurelia jsou velmi citlivé na hladinu dusičnanů, fosfátů a pH ve vodě, říká I.V. Meinzer. — Změní-li se poměr dusičnanů a fosforečnanů ve vodním útvaru, můžeme pozorovat propuknutí růstu řas nebo sinic. To bude mít za následek změnu kyslíkového režimu a mnoho dalších faktorů a v důsledku toho i počet zvířat na jiné úrovni potravního řetězce. Nelze tedy říci, že na změny parametrů nějak reagují pouze medúzy jako celek.“

Polyp medúzy. Foto: Lodewijk van Walraven / Nizozemský královský institut pro mořský výzkum

Během velkého vedra byly titulní stránky mnoha publikací plné titulků o výskytu medúz v řece Moskvě. Irina Meinzer vysvětluje, že nejde o anomálii: polypy sladkovodních medúz jsou stálými obyvateli řeky hlavního města a vysoká teplota jednoduše vyvolává jejich strobilizaci.

I když se ne všechny mýty o medúzách ukáží jako pravdivé, zůstávají tito obyvatelé planety málo prozkoumanými tvory, o které vědci mají zájem. Člověk si může být jistý, že časem vesmír medúz dá badatelům spoustu nových poznatků a objevů.